一、概述
原型模式（Prototype Pattern）用于創(chuàng)建重復(fù)的對(duì)象墙杯，同時(shí)又能保證性能配并。它屬于創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式，它提供了一種創(chuàng)建對(duì)象的最佳方法高镐。
這種模式是實(shí)現(xiàn)了一個(gè)原型接口溉旋，該接口用于創(chuàng)建當(dāng)前對(duì)象的克隆。當(dāng)直接創(chuàng)建對(duì)象的代價(jià)比較大時(shí)嫉髓，則采用這種模式观腊。例如，一個(gè)對(duì)象需要在一個(gè)高代價(jià)的數(shù)據(jù)庫操作之后被創(chuàng)建算行。我們可以緩存該對(duì)象恕沫，在下一個(gè)請(qǐng)求時(shí)返回它的克隆，在需要的時(shí)候更新數(shù)據(jù)庫纱意，以此來減少數(shù)據(jù)庫調(diào)用婶溯。
二、介紹
意圖：用原型實(shí)例指定創(chuàng)建對(duì)象的種類偷霉，并且通過拷貝這些原型創(chuàng)建新的對(duì)象迄委。
主要解決：在運(yùn)行期建立和刪除模型。
何時(shí)使用：
- 當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)該獨(dú)立于它的產(chǎn)品創(chuàng)建类少，構(gòu)成和表示時(shí)叙身。
- 當(dāng)要實(shí)例化的類是在運(yùn)行時(shí)指定時(shí)，例如硫狞，通過動(dòng)態(tài)裝載信轿。
- 為了避免一個(gè)與產(chǎn)品類層次平行的工廠類層次時(shí)晃痴。
- 當(dāng)一個(gè)類的實(shí)例只能有幾個(gè)不同狀態(tài)組合中的一種時(shí)。創(chuàng)建相應(yīng)數(shù)目的原型并克隆它們可能比每次用何時(shí)的狀態(tài)手工實(shí)例化該類更方便一些财忽。
如何解決：利用已有的一個(gè)原型對(duì)象倘核，快速地生成和原型對(duì)象一樣的實(shí)例。
- 實(shí)現(xiàn)克隆操作即彪，繼承
Cloneable紧唱，重寫clone()方法。 - 原型模式同樣用于隔離類對(duì)象的使用者和具體類型（易變類）之間的耦合關(guān)系隶校，它同樣要求這些“易變類”擁有穩(wěn)定的接口漏益。
應(yīng)用實(shí)例：細(xì)胞分裂；Object的clone()方法深胳。
優(yōu)點(diǎn)：性能提高绰疤；逃避構(gòu)造函數(shù)的約束。
缺點(diǎn)：
- 配備克隆方法需要對(duì)類的功能進(jìn)行通盤考慮舞终，這對(duì)于全新的類不是很難峦睡，但對(duì)于已有的類不一定容易，特別當(dāng)一個(gè)類引用不支持串行化的間接對(duì)象权埠，或者引用含有循環(huán)結(jié)構(gòu)的時(shí)候榨了。
- 必須實(shí)現(xiàn)
Cloneable接口。
使用場景：
- 資源優(yōu)化場景攘蔽。
- 類初始化需要消耗非常多的資源龙屉，這個(gè)資源包括數(shù)據(jù)、硬件資源等满俗。
- 性能和安全要求的場景转捕。
- 通過new產(chǎn)生一個(gè)對(duì)象需要非常繁瑣的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備或訪問權(quán)限，則可以使用原型模式唆垃。
- 一個(gè)對(duì)象多個(gè)修改者的場景五芝。
- 一個(gè)對(duì)象需要提供給其他對(duì)象訪問，而且各個(gè)調(diào)用者可能都需要修改其值時(shí)辕万，可以考慮使用原型模式拷貝多個(gè)對(duì)象供調(diào)用者使用枢步。
- 在實(shí)際項(xiàng)目中，原型模式很少單獨(dú)出現(xiàn)渐尿，一般是和工廠模式一起出現(xiàn)醉途，通過
clone方法創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，然后由工廠方法提供給調(diào)用者砖茸。
注意事項(xiàng)：與通過對(duì)一個(gè)類進(jìn)行實(shí)例化來構(gòu)造新對(duì)象不同的是隘擎，原型模式是通過拷貝一個(gè)現(xiàn)有對(duì)象生成新對(duì)象的。淺拷貝實(shí)現(xiàn)Cloneable凉夯，重寫货葬，深拷貝是通過實(shí)現(xiàn)Serializable讀取二進(jìn)制流采幌。
三、實(shí)現(xiàn)
我們將創(chuàng)建一個(gè)抽象類 Shape 和擴(kuò)展了 Shape 類的實(shí)體類震桶。下一步是定義類ShapeCache休傍，該類把shape對(duì)象存儲(chǔ)在一個(gè)Hashtable中，并在請(qǐng)求的時(shí)候返回他們的克隆尼夺。具體UML圖如下：
-
步驟1
創(chuàng)建一個(gè)實(shí)現(xiàn)了Cloneable接口的抽象類 Shape：
public abstract class Shape implements Cloneable {
private String id;
protected String type;
abstract void draw();
public String getType(){
return type;
}
public String getId() {
return id;
}
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
public Object clone() {
Object clone = null;
try {
clone = super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return clone;
}
}
-
步驟2
創(chuàng)建擴(kuò)展了上面抽象類的實(shí)體類：
//Rectangle
public class Rectangle extends Shape {
public Rectangle(){
type = "Rectangle";
}
@Override
public void draw() {
System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
}
}
//Square
public class Square extends Shape {
public Square(){
type = "Square";
}
@Override
public void draw() {
System.out.println("Inside Square::draw() method.");
}
}
//Circle
public class Circle extends Shape {
public Circle(){
type = "Circle";
}
@Override
public void draw() {
System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
}
}
-
步驟3
創(chuàng)建一個(gè)類，從數(shù)據(jù)庫獲取實(shí)體類炒瘸，并把它們存儲(chǔ)在一個(gè)Hashtable中淤堵。
public class ShapeCache {
private static Hashtable<String, Shape> shapeMap
= new Hashtable<String, Shape>();
public static Shape getShape(String shapeId) {
Shape cachedShape = shapeMap.get(shapeId);
return (Shape) cachedShape.clone();
}
// 對(duì)每種形狀都運(yùn)行數(shù)據(jù)庫查詢，并創(chuàng)建該形狀
// shapeMap.put(shapeKey, shape);
// 例如顷扩，我們要添加三種形狀
public static void loadCache() {
Circle circle = new Circle();
circle.setId("1");
shapeMap.put(circle.getId(),circle);
Square square = new Square();
square.setId("2");
shapeMap.put(square.getId(),square);
Rectangle rectangle = new Rectangle();
rectangle.setId("3");
shapeMap.put(rectangle.getId(),rectangle);
}
}
-
步驟4
測試類：
public class PrototypePatternDemo {
public static void main(String[] args) {
ShapeCache.loadCache();
Shape clonedShape = (Shape) ShapeCache.getShape("1");
System.out.println("Shape : " + clonedShape.getType());
Shape clonedShape2 = (Shape) ShapeCache.getShape("2");
System.out.println("Shape : " + clonedShape2.getType());
Shape clonedShape3 = (Shape) ShapeCache.getShape("3");
System.out.println("Shape : " + clonedShape3.getType());
}
}
輸出結(jié)果：
Shape : Circle
Shape : Square
Shape : Rectangle
參考文章：原型模式 | 菜鳥教程
